肿瘤对放射线的反应即为肿瘤放射敏感程度。不同肿瘤对放疗的敏感程度不同，表现为同样的照射剂量、时间和照射野而各种肿瘤产生程度不同的反应。影响肿瘤放疗敏感程度的因素很多且极为复杂，有的至今还不清楚。一般来说，主要有以下四个方面：
    肿瘤的组织来源不同，对放射线的敏感程度不同。起源于对放射线敏感组织的肿瘤。较起源于对放射线抗拒组织的肿瘤对放疗敏感程度高。如起源于淋巴类组织的恶性淋巴瘤和起源于睾丸组织的精原细胞瘤对放射线照射的敏感性高，而起源于胃肠的腺癌则放疗敏感程度就低。
    肿瘤细胞的分化程度不同，放疗敏感程度也不同。
同一类肿瘤，分化程度越差，即恶性程度越高，增殖能力越强，也即生长越快对放疗越敏感，如Ⅰ级星形细胞瘤对放疗不敏感，而Ⅱ、Ⅲ级星形细胞瘤则相对敏感。但也有少数恶性程度高的肿瘤对放疗不敏感，如恶性黑色毒瘤等。
    肿瘤生长方式对放疗敏感性也有影响。凡向表面生长的肿瘤，如表浅型和菜花型，对放疗较敏感，而向深部浸润生长的如浸润型和溃疡肿瘤，敏感性差。
    病期的早晚对放疗敏感也有影响。早期肿瘤体积小，血运好，乏氧细胞少或无，对放疗敏感而易于被杀灭。当肿瘤已属晚期，体积增大，肿瘤血运较差，乏氧细胞增多，有时甚至出现中心部缺氧坏死、液化、放疗敏感性则降低。治疗效果差。